Modelos de sistemas de energía eléctrica

Transcripción

1 Modelos de sistemas de energía eléctrica Funciones de análisis y estudio en la operación y economía de un sistema eléctrico Andrés Ramos

2 Contenido 1. Entornos regulatorios 2. Decisiones en una compañía eléctrica 3. Jerarquía de funciones 4. Modelos de sistemas de energía eléctrica Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 1

3 Objetivo de la planificación de los sistemas eléctricos Estimaciones económicas y producciones Entorno de regulación centralizada Cobertura de la demanda de electricidad al mínimo coste con una fiabilidad y calidad razonable mediante explotación centralizada del sistema Entorno desregulado Cobertura de la demanda eléctrica al mínimo coste mediante la maximización del beneficio neto de los agentes Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 2

4 Aspectos comparativos Objetivo Toma de decisiones Entorno de regulación centralizada Minimización de costes del sistema Planificación centralizada del operador del sistema Entorno desregulado Maximización del margen de contribución de cada empresa Ofertas de las empresas Competencia Implícita Explícita entre agentes de generación Previsión demanda Sólo cantidad Cantidad y precio Riesgo económico Asumido por consumidores Asumido por empresas generadoras y consumidoras Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 3

5 Preguntas preliminares Qué análisis o estudios se van a realizar? Cuáles son las decisiones relevantes a tomar con ayuda de los modelos? Inversiones, operación, aprovisionamiento de combustible, acoplamiento de los grupos Qué aspectos de las decisiones son importantes? Temporalidad o cronología A qué parte del negocio eléctrico afectan? Generación (térmica, hidráulica), trading, transporte, distribución, comercialización Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 4

6 Decisiones en una compañía eléctrica Muy complejas Con horizontes temporales de aplicación muy diversos Desde decenas de años hasta tiempo real Implica necesidad de jerarquía de funciones para desagregar las decisiones Condicionan el desarrollo de los modelos y los métodos a utilizar Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 5

7 Jerarquía de funciones Relacionada con estructura departamental o de funcionamiento de la empresa Necesaria para hacer manejable la complejidad de las mismas Deben representar adecuadamente las principales características y decisiones del sistema en cada nivel jerárquico Articuladas para lograr la explotación óptima del sistema eléctrico Decisiones de nivel superior comprometen a niveles inferiores Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 6

8 Jerarquía temporal de funciones Muy largo plazo (5 a 15 años) Largo plazo (2 a 5 años) Medio plazo (1 mes a 2 años) Corto plazo (1 semana a 1 mes) Muy corto plazo (hasta 1 semana) Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 7

9 Funciones de operación y economía en sistema eléctrico Expansión de la generación o de la red Análisis del equilibrio de mercado Planificación económica de ingresos y costes de operación. Estrategias de venta en mercado Operación de la red de transporte Análisis de restricciones de red Coordinación hidrotérmica Programación del mantenimiento Generación de ofertas de energía Análisis y gestión de riesgos Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 8

10 Nuevas funciones en entorno desregulado ANÁLISIS, VALORACIÓN Y PROTECCIÓN frente al RIESGO Predicción de precios de mercado Compra de combustibles Venta de electricidad ESTRATEGIAS y TÁCTICAS Cuota de mercado objetivo Precio de mercado objetivo Análisis de tácticas de la competencia Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 9

11 Muy largo plazo (5 a 15 años) Previsión de precios de energía en el mercado Decisión de expansión del equipo generador Instalación de nuevos grupos Retirada de las existentes Contratos de compra/venta de energía (internacionales, grandes consumidores, comercializadoras) Contratos de compra de combustible Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 10

12 Largo plazo (2 a 5 años) Análisis de cuotas de mercado y nuevos entrantes Gestión del ciclo de combustible nuclear Gestión de embalses hiperanuales Gestión de la demanda a largo plazo (medidas en tarifas, campañas de publicidad) Ciclos de mantenimiento de los grupos térmicos Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 11

13 Medio plazo (1 mes a 2 años) (i) Mantenimiento preventivo programado de térmicas y nucleares Gestión del ciclo de combustible nuclear Gestión de los embalses anuales Gestión del bombeo estacional Gestión de la demanda (tarifas con discriminación horaria, interrumpibilidad) Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 12

14 Medio plazo (1 mes a 2 años) (ii) Análisis de cobertura de la demanda Previsión de compras/consumos de combustibles Previsión económica de precios del mercado e ingresos/costes de explotación Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 13

15 Corto plazo (1 semana a 2 meses) Gestión de grupos de bombeo Programación de paradas de fin de semana Gestión semanal/mensual de los embalses Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 14

16 Muy corto plazo (hasta 1 semana) Programación semanal (asignación de grupos térmicos y despacho económico, self unit commitment) Gestión de arranques y paradas de los grupos térmicos (paradas nocturnas) Gestión del bombeo diario y semanal Envío de ofertas de energía y otros servicios al Operador del Mercado Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 15

17 Tabla de funciones (i) Gestión de la demanda Generación nuclear Generación térmica Combustibles Muy largo plazo (5 a 15 años) Función de la demanda Expansión. Instalación nuevos grupos. Retirada existentes Expansión. Instalación nuevos grupos. Retirada existentes Previsión de precios. Gestión de aprovisionamiento Largo plazo (2 a 5 años) Medidas en tarifas, campañas de publicidad Gestión del ciclo de combustible nuclear Ciclos de mantenimiento de los grupos. Previsión nuevos entrantes Medio plazo (1 mes a 2 años) Tarifas con discriminación horaria, interrumpibilidad Mantenimiento preventivo programado Mantenimiento preventivo programado Previsión de compras y consumos Corto plazo (1 semana a 1 mes) Programación de paradas de fin de semana Muy corto plazo (hasta 1 semana) Función de la demanda residual Programación semanal (asignación de grupos y despacho económico). Gestión de arranques y paradas (paradas nocturnas) Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 16

18 Tabla de funciones (ii) Generación hidráulica Bombeo Red de transporte Precios marginales del sistema Contratos compra/venta electricidad Muy largo plazo (5 a 15 años) Expansión. Nuevos circuitos. Previsión de precios Gestión de contratos. Cobertura de riesgos Largo plazo (2 a 5 años) Gestión de embalses hiperanuales Conexión a red de nuevos grupos. Decisión de nuevos circuitos Análisis de cuotas de mercado Medio plazo (1 mes a 2 años) Gestión de los embalses anuales Gestión del bombeo estacional Previsión económica de precios del mercado e ingresos/costes de explotación Análisis de cuotas de mercado. Ofertas en mercados de futuros Corto plazo (1 semana a 1 mes) Gestión semanal/mensual de los embalses Gestión del bombeo semanal Análisis de cobertura de la demanda propia. Ofertas en mercado diario de energía Muy corto plazo (hasta 1 semana) Gestión del bombeo diario y semanal Ofertas en mercado de energía y otros mercados Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 17

19 Modelos de sistemas de energía eléctrica Algunas de estas funciones de análisis se realizan con ayuda de modelos matemáticos Funciones Modelos Los modelos para nuevo entorno desregulado son conceptualmente diferentes a los del entorno de regulación centralizada, aunque algunos de los anteriores son perfectamente válidos Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 18

20 Modelos de sistemas de energía eléctrica (i) Modelo de explotación de la generación a nudo único o generación/red a corto y medio plazo Modelo de expansión de la generación y/o de la red Modelo de valoración de inversiones o nuevos entrantes Modelo de equilibrio de mercado a medio plazo Modelo de generación de ofertas para los diferentes mercados a corto plazo Modelo de estimación de precios del mercado Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 19

21 Modelos de sistemas de energía eléctrica (ii) Modelo de fiabilidad de la generación Modelo de operación/fiabilidad generación/red Modelo de coordinación hidrotérmica estocástica a medio plazo Modelo de valoración de riesgos y contratos Modelos de sistemas de energía eléctrica - Funciones de análisis y estudio - 20